本文關(guān)鍵詞：微波光子寬帶雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生及接收中關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：在現(xiàn)代脈沖雷達(dá)系統(tǒng)領(lǐng)域,為了實(shí)現(xiàn)高分辨率的探測(cè),需要產(chǎn)生和處理具有大時(shí)間帶寬積的寬帶信號(hào)。然而,雷達(dá)系統(tǒng)帶寬會(huì)受到器件帶寬的限制,存在所謂的“電子瓶頸”。在此背景下,使用具有低損耗、高帶寬和抗電磁干擾等優(yōu)良特性的微波光子技術(shù)來產(chǎn)生和處理寬帶波形,是一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義和重大研究?jī)r(jià)值的課題。本文主要研究了微波光子雷達(dá)射頻前端中寬帶信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)和模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。寬帶信號(hào)產(chǎn)生方面,分別研究了線性啁啾信號(hào)、相位編碼信號(hào)以及雙啁啾信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù),針對(duì)基于頻率-時(shí)間映射原理的寬帶信號(hào)產(chǎn)生,分析了線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生的條件。另外,也提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了產(chǎn)生相位編碼信號(hào)和雙啁啾信號(hào)的幾種新方案。模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)方面,針對(duì)光子時(shí)間拉伸系統(tǒng),首次提出并分析了系統(tǒng)中存在的頻率啁啾現(xiàn)象。另外,還針對(duì)基于頻域編碼的光子模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng),首次提出了其中存在的時(shí)間-頻率不確定性問題。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下:(1)針對(duì)基于頻率-時(shí)間映射的線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生,提出比“遠(yuǎn)場(chǎng)條件”更為寬松的條件,提升了信號(hào)的時(shí)間帶寬積,并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)分析,新條件下系統(tǒng)所能產(chǎn)生的線性啁啾信號(hào)的時(shí)間帶寬積極限顯著提升,將有利于提升雷達(dá)系統(tǒng)的距離分辨率。這一新的系統(tǒng)條件對(duì)基于頻率-時(shí)間映射的線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生方案的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。(2)針對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)中距離-多普勒耦合效應(yīng)引起的測(cè)距模糊問題,提出一種全新的光子寬帶雙啁啾信號(hào)產(chǎn)生方案,消除測(cè)距模糊,并得到仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這種方案基于級(jí)聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu),可以使用低頻線性啁啾信號(hào)產(chǎn)生具有4倍時(shí)間帶寬積的雙啁啾信號(hào),從而在消除距離-多普勒耦合效應(yīng)影響的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提升了雷達(dá)系統(tǒng)的距離分辨率。(3)針對(duì)用于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換的光子時(shí)間拉伸技術(shù),首次提出輸出信號(hào)中存在的,由雙邊帶調(diào)制引起的頻率啁啾現(xiàn)象,并通過仿真驗(yàn)證。通過對(duì)系統(tǒng)理論模型的推導(dǎo),得到了頻率啁啾的解析表達(dá)式,理論與仿真結(jié)果相吻合。同時(shí),也給出了利用單邊帶調(diào)制消除頻率啁啾的方案,并通過仿真驗(yàn)證其有效性。由于頻率啁啾現(xiàn)象將影響模數(shù)轉(zhuǎn)換的精度,這一研究成果對(duì)光子時(shí)間拉伸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。(4)針對(duì)基于頻域編碼的光子模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù),根據(jù)時(shí)間-頻率不確定性原理,給出信號(hào)帶寬和調(diào)制系數(shù)必須滿足的條件,并得到仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。據(jù)我們所知,這是首次提出時(shí)間-頻率不確定性對(duì)這一類ADC的影響。在對(duì)ADC有效比特位分析的基礎(chǔ)上,我們對(duì)這一影響進(jìn)行了量化,并最終得到系統(tǒng)正常工作所需遵循的條件。綜上所述,本文重點(diǎn)研究了雷達(dá)中光子學(xué)寬帶信號(hào)的產(chǎn)生和模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。由于光子技術(shù)所獨(dú)有的大帶寬、抗電磁干擾的優(yōu)勢(shì),上述研究成果在新型微波光子雷達(dá)技術(shù)探索,提升高分辨率雷達(dá)系統(tǒng)性能等方面具有參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN957.51

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